塑料原型制作：探索四种塑料原型制作技术

塑料零件在我们的世界中所扮演的角色通常不会得到应有的赞誉。从你的电脑键盘到咖啡杯的盖子，几乎没有一个地方你会在没有找到它们的情况下进入。然而，每一种塑料产品都是从原型开始的。这就是为什么我们在这里研究可用于制造原型塑料零件的方法。让我们开始吧！

的重要性 塑料原型

如您所知，原型制作是企业家和企业的强大工具。它有助于在全面生产开始之前评估实物产品。塑料原型使您能够尽快处理塑料产品的物理表示。

您还有机会向潜在投资者展示您的想法并让他们进行测试。原型塑料零件是您向潜在客户提供的零件，可帮助您在产品发布前衡量他们对产品的兴趣。

这个过程让设计师在原型公司的支持下有机会在制造塑料产品之前做出适当的改变。最终，制造商和最终产品用户都受益。其他优势包括：

• 在塑料原型上测试各种设计特征
• 验证设计功能
• 为开发附加功能创建测试基准
• 促进客户反馈
• 在批量生产之前识别原型塑料零件可能存在的缺陷和违规行为
• 允许对制造效率的定义进行细化

在开发之前需要准备的东西 塑料原型

在塑料原型制造之前首先要推理的是您的 CAD 模型。计算机辅助设计 (CAD) 模型是您预期产品的数字表示，向您和制造商展示产品的外观。

CAD 模型还显示了塑料部件如何组合在一起以及产品作为一个整体的功能。 准备 CAD 模型 将帮助您创建物理原型模型，无论是视觉的还是功能的。

• 视觉 – 视觉原型让您了解产品的最终外观。您不需要视觉原型作为最终产品。因此，3D 打印为您提供了最便宜、最快捷的开发方式。
• 功能性 – 另一方面，功能原型代表了从材料到机械的所需最终产品。这些原型类型可用于在进入量产阶段之前测试产品设计。

无论您希望制作哪种类型的塑料原型，都有多种方法可供选择。然而，其中四种方法使用更广泛。它们包括：

• 真空铸造
• 3D 打印
• 数控加工
• 注塑成型

制作塑料原型的过程

塑料原型制造是快速原型制造中最灵活的工艺之一。您可以在一系列广泛的程序中进行选择，以有效地制造您的原型塑料零件。在本节中，我们将讨论四种最有效的塑料原型制作方法。

真空铸造

通过真空铸造，制造商可以复制多个原型塑料零件。它涉及使用主模型来创建适合测试的零件。当使用真空铸造进行塑料原型制造时，该过程涉及将原材料注入硅胶模具中。但是，在制作硅胶模具之前，需要有一个主模型。

可以使用 3D 打印或 CNC 加工创建主模型。主模型完成后，将开发硅基铸造模具。使用真空钟罩将原材料注入模具型腔。通常需要大约 30 到 40 分钟来硬化最终的铸件以提供原型的精确复制。

真空铸造与从透明到不透明的各种材料兼容。此外，制造商可以重复使用硅胶模具来生产多达 25 个原型。这个过程可以帮助您快速实现您的设计，让产品开发和量产更接近。

为您的塑料原型选择真空铸造的好处

以下是一些使用真空铸造的主要原因 用于快速原型制作：

• 它可以帮助制造商制作具有精细细节的高精度原型塑料零件。
• 硅胶模具可以在短时间内重新制作出多个相同的原型。
• 这是制造复杂形状零件的理想工艺。
• 合适的模具材料将提供与预期最终产品质量相同的原型。
• 它与各种刚性、柔韧性和质地的塑料材料兼容。

3D 打印

增材制造或 3D 打印 包含多种制造技术。它是工业 4.0 之后改变制造业的创新技术之一。正如我们所提到的，3D 打印是一个笼统的术语。三种最流行的 3D 原型塑料零件制造方法是：

熔融沉积建模 (FDM)

FDM 3D 打印是塑料原型制造中最流行的 3D 打印形式。该过程涉及使用挤出来逐层沉积塑料材料，直到形成最终产品。

当使用工业级 FDM 打印机时，制造商可以根据所涉及的材料创建具有更高强度和分辨率的原型。工艺灵活，可兼容PLA、ABS、尼龙、PETG、聚碳酸酯等多种材料。

立体光刻 (SLA)

FDM 发出细丝，但 SLA 3D 打印使用塑料树脂材料来创建 3D 原型塑料部件。它涉及使用高功率激光，这有助于固化使用一桶树脂的模型。制造商将此方法用于多种原型设计目的，包括牙科、医疗和一般消费组件。

选择性激光烧结 (SLS)

SLS 技术还使用高功率激光器。然而，与 SLA 不同的是，它将粉末材料烧结在一起形成 3D 模型。此过程的打印质量优于 FDM。您会发现通过这种方法创建的原型塑料部件功能更多且分辨率更高。它们通常比 FDM 打印更耐用、更灵活。

为塑料原型选择 3D 打印的好处

您将享受使用 3D 打印制作塑料原型的以下好处：

• 3D 打印可以帮助您更快地创建塑料原型，同时降低制造过程的总体成本。
• 它允许将 CAD 文件直接上传到 3D 打印机软件并由机器有效读取，从而实现更顺畅的工作流程。
• 它支持灵活的材料选择，以便制造商在制造原型塑料部件时测试不同的材料。
• 使用 3D 打印，您可以通过更新产品的 CAD 文件，然后再将其发送到打印机来轻松进行更改。因此，可以在很短的时间内对设计进行尽可能多的迭代。
• 使用 3D 打印机的制造商通常可以在 24 小时或更短的时间内从产品设计中创建原型。

数控加工

数控加工 为塑料原型制造提供了另一种可行且快节奏的方法。该技术使用各种工具从实体材料块创建设计的 3D 模型。创建塑料 CNC 原型涉及减法过程。也就是说，材料正在从固体块中去除，这与 3D 打印不同，3D 打印是一种添加过程。然而，这并不意味着制造商不能用不同的材料制作塑料原型。

数字铣床有助于提高加工效率。制造商通过可使用上传的 3D 文件指导铣床的计算机确保适当的过程自动化。制作原型 CNC 塑料零件不需要使用模具。所以性价比高，只需一张CAD渲染图就可以开始CNC塑料原型制作。

为您的塑料原型选择 CNC 加工的好处

CNC加工是最有效的快速成型技术之一，具有以下优点：

• 它允许您在不生产注塑模具的情况下测试原型塑料零件的配合、形状和功能。
• CNC 加工提高了精密公差、底切和螺纹以及尺寸限制的潜力。
• 这项技术还可以在原型上创建多种表面处理，从抛光到喷漆、粉末喷涂等。
• CNC 加工还可以缩短周转​​时间，具体取决于塑料原型模型的复杂性。
• 它可以使用多种材料，让您更轻松地选择制造材料。
• 最终原型的机械性能往往与注塑部件接近，其结果因外观和所需功能而异。

注塑成型

当您需要一种塑料原型制造方法来进行有限的原型生产运行时，您应该选择塑料注射成型 .尽管注塑成型在大规模生产中很受欢迎，但它也提供了一种生产塑料原型的宝贵方法。该技术涉及制造金属模具。然后制造商将塑料树脂送入加热的桶中，在那里混合并强制注入金属模具。

最后一步是将塑料快速冷却成固体成分。结果是具有出色机械性能和高质量表面光洁度的原型。它与流行的塑料材料选项兼容 如 ABS、聚乙烯、聚碳酸酯、尼龙、HIPS 等。原型注塑成型为您完成生产运行所需的后续模具奠定了基础。许多行业都在利用这种方法，包括汽车、电子、医疗和包装行业。

为您的塑料原型选择注塑成型的好处

原型注塑成型具有以下优点：

• 它可以在不影响质量的情况下对产品概念进行快速且经济高效的测试。
• 通过对最终产品进行近乎完美的真实复制，注塑成型有助于快速了解塑料原型的操作能力。
• 这种方法可以帮助制造形状和重量不等的复杂零件。
• 塑料注塑成型非常适合需要大量测试和认证的行业，例如医疗行业。
• 这是最小化生产运行的最有效方法。

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塑料快速成型的主要考虑因素

对于设计师来说，选择最适合其应用的塑料原型制作方法至关重要。原型具有不同的所需品质。虽然您可以在早期阶段获得原型和生产零件的大致相似之处，但当开发接近启动时，它们必须紧密匹配。

因此，最好在选择塑料原型制造方法之前考虑一些因素。这些关键包括：

1. 目的 塑料原型

您的原型的应用应该是您的首要考虑因素。塑料原型用于各个行业并且出于不同的原因。您的原型可能用于营销或销售的非功能测试。另一方面，您可能需要原型来与潜在消费者进行功能测试。您应该选择一种方法来生产具有预期最终产品的精确颜色、几何形状和表面光洁度的原型零件。

2。 表格

您的设计是否包含严格的公差或复杂的内部特征？这个问题的答案将帮助您为您的原型选择正确的原型技术。当涉及到设计的几何形状时，一些制造选项是有限的。其中一些可能需要高级制造设计 （DfM）优化，然后才能经济或具有成本效益。能够有效符合塑料零件预期几何形状的技术是最佳选择。

3. 数量和成本

零件尺寸和体积与工艺的最终成本密切相关。您希望生产的原型的总体积在帮助您选择正确的原型技术方面起着重要作用。某些工艺在生产廉价零件时可能具有较高的设置和工具前期成本。相比之下，其他流程的启动成本可能较低，但由于自动化程度较低、周期时间较慢和劳动力成本较高，因此零件成本会增加。即使产量增加，此类工艺的成本也只会略微降低。

4. 交货时间

您需要原型的速度也会影响您对技术的选择。一些原型制作方法使用复杂的工具加上自动化在 24 小时内创建原型。但是，某些方法的工具和设置可能会将交货时间延长至数周。如果您需要快速完成测试，您应该选择快速生产零件的方法。

5. 材料

您的原型是否需要承受特定的应力或应变？在选择最佳材料之前，您需要平衡成本与原型的美学和功能要求。在做出选择之前，将您的理想应用特性与可用的塑料原型制作技术进行对比。

什么是 塑料原型 费用？

有几个因素会影响塑料原型的成本。这些因素包括使用的材料、零件的复杂性和使用的塑料原型制造技术。但是，3D 打印通常比 CNC 加工便宜。由于模具铣削成本，注塑成型比最初提到的工艺成本要高一些。

3D 打印的低固定成本确保了零规模经济。也就是说，第一个副本与最后一个副本具有相同的成本。 CNC加工的固定成本也较低，总成本稳步上升。因此，您预计每个零件的成本都会比使用 3D 打印生产的类似零件略高。

对于原型塑料注射成型成本，前几个零件相对较高。 However, the price steeps lower as the volume increases. It is clear that the plastic prototype cost is relative and depends largely on the method used and volume required.

Conclusion

Plastic prototyping is an effective means of ensuring quality outcomes of your manufacturing process. However, the success of your plastic prototype will depend on your understanding of the prototyping technologies available and selecting the most effective one for your application. Now that you know more about developing plastic prototypes, it’s time to gain a competitive advantage by choosing the right manufacturing partner.

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